基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備潤滑服務(wù)模式轉(zhuǎn)型

眭瑞燕，李翊，劉春濤

(中國石油潤滑油公司，北京 100028)

0 引言

潤滑管理是設(shè)備管理的重要組成部分，設(shè)備安全與潤滑安全息息相關(guān)。潤滑油在機械的傳動和設(shè)備保護中均起到重要作用，主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用[1]，潤滑油狀況反映了設(shè)備狀況，以維修計劃來避免潛在的重大隱患，從而減低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率，在保證機械設(shè)備安全、經(jīng)濟、環(huán)保、穩(wěn)定運行的前提下，找到檢修成本控制的平衡點，同時達到最佳的設(shè)備綜合效率與最小的檢修成本[2-3]。國內(nèi)外大量的設(shè)備故障統(tǒng)計資料表明，80%的設(shè)備失效是因為潤滑故障導致異常磨損所引起的，而摩擦消耗的能源占總能源消耗的1/3-2/3[4]。

2017年3月5日, 在《2017年政府工作報告》里, 李克強總理指出, 要大力改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè), 深入實施“中國制造2025”,加快大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用, 以新技術(shù)新業(yè)態(tài)新模式,推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)管理和營銷轉(zhuǎn)型[5]。隨著先進制造業(yè)的深入發(fā)展，精密、自動化設(shè)備對高端潤滑油的需求量會急劇增加[6]。設(shè)備潤滑安全是防止和延緩設(shè)備磨損的重要手段。設(shè)備油液在線監(jiān)測技術(shù)已成為當前設(shè)備潤滑磨損失效診斷技術(shù)重要發(fā)展熱點和趨勢之一[7-8]。

物聯(lián)網(wǎng)被視為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通訊后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命性發(fā)展[9]。在設(shè)備制造和潤滑行業(yè)，利用現(xiàn)代最新物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，遠程采集到設(shè)備運行參數(shù)和關(guān)鍵潤滑參數(shù)，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)源到服務(wù)端的無縫連接，通過調(diào)用數(shù)據(jù)處理算法邏輯，對數(shù)據(jù)進行各種組合處理分析，判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，建立設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺和管理體系，可實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控和診斷，實現(xiàn)按質(zhì)換油，為設(shè)備提供全生命周期潤滑服務(wù)和技術(shù)支持，最終實現(xiàn)服務(wù)模式轉(zhuǎn)型。

1 潤滑油液檢測現(xiàn)狀

潤滑油液檢測最早是采用離線取樣，送至實驗室分析的方式。這種方式準確性高，但也存在諸多不便。實驗室檢測設(shè)備造價高，需要專業(yè)人員操作，只能在固定的地方檢測，時效性差。后來催生出便攜式檢測設(shè)備，取樣后可及時出結(jié)果解決了時效性差的問題。但這兩種方式均是離線監(jiān)測，需要取樣才可以檢測。據(jù)統(tǒng)計，離線監(jiān)測分析的結(jié)果有50%沒有發(fā)現(xiàn)問題，45%顯示失效即將發(fā)生，僅5%檢測出嚴重問題[10]。油液離線檢測方式越來越不能滿足對現(xiàn)代設(shè)備長周期連續(xù)不間斷的檢測需求。

2011年6月，在武漢理工大學召開的在線油液監(jiān)測技術(shù)專題研討會上，與會專家學者一致認為在線監(jiān)測將成為油液監(jiān)測技術(shù)的主要發(fā)展方向與設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測不可或缺的組成部分[11]。油液在線監(jiān)測技術(shù)設(shè)備不停機、不解體的情況下，通過在線傳感器監(jiān)測潤滑油液的理化指標、污染情況和顆粒信息，判斷油液的使用性能[12]。對在用油的理化性能參數(shù)進行連續(xù)不間斷的原位監(jiān)測，根據(jù)所監(jiān)測的潤滑油的參數(shù)趨勢變化來判定或預測系統(tǒng)或設(shè)備的運行工況和狀態(tài)，診斷系統(tǒng)或設(shè)備的異常運行部件，從而有效及時避免故障或生產(chǎn)事故發(fā)生。油液在線監(jiān)測消除了人為不確定性因素，取樣和檢測幾乎同時進行[13]，降低人工成本，特別是有些特殊環(huán)境下運作的設(shè)備取樣困難大；樣品避免了二次污染風險；實時讀取，時效性強。

根據(jù)設(shè)備的實際工況，確定了潤滑油在線監(jiān)測三維六個指標體系，即理化指標、磨損指標、綜合品質(zhì)指標，三種指標互相補償，能夠科學合理地判定潤滑油工作狀態(tài)和設(shè)備磨損狀態(tài)[14-15]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的落地，油液在線監(jiān)測已經(jīng)成為可能，也逐步應(yīng)用到設(shè)備管理中。

2 設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)方案

設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺(以下簡稱平臺)主要包括采集、傳輸、存儲、分析、展示五大核心組件，實現(xiàn)實時監(jiān)測、預警預測、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整合、安全評估、應(yīng)急指揮六大核心功能，見圖1。

圖1 設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)架構(gòu)

2.1 采集系統(tǒng)

(1)油液指標采集傳感器。是指在設(shè)備不停止工作的情況下，在潤滑油箱或者管路上，安裝在線傳感器對油品的理化指標進行連續(xù)的采集，根據(jù)油品指標變化對設(shè)備運行進行判斷或預測。這是平臺的技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)難點。目前較成熟的傳感器包括溫度、黏度、污染顆粒、介電常數(shù)等。

(2)平臺與傳感器數(shù)據(jù)對接。平臺通過多種通信采集規(guī)約庫接收油品傳感器數(shù)據(jù)，平臺支持RS232/485、撥號、電臺、GSM、GPRS、TCP/IP、UDP/IP等多種數(shù)據(jù)方式?？梢酝瑫r采集多個不同設(shè)備的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)集中匯總、分類和預處理，并提供對外開放數(shù)據(jù)接口，為第三方系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.2 傳輸系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)標準協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸中間件，支持分布式多節(jié)點集群架構(gòu)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的傳輸、訂閱、分發(fā)，消息推送、實時統(tǒng)計、實時在線。傳輸方式靈活多樣，根據(jù)需要進行不同的方式。有線傳輸方式主要有電線載波或載頻、同軸線、開關(guān)量信號線、RS232串口、RS485、USB等；近端無線傳輸方式主要有RF433/315M、藍牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan等，遠端移動無線通信技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，采用5G可以很方便直接與互聯(lián)網(wǎng)通信，越來越多的設(shè)備采用移動網(wǎng)技術(shù)。

2.3 存儲系統(tǒng)

存儲設(shè)備可處理超量數(shù)據(jù)，高性能、易擴展，高可用，可以隨時存儲自定義字段?？缙脚_的全量數(shù)據(jù)采集，快速響應(yīng)的查詢功能。

2.4 分析系統(tǒng)

提供可視化的界面和模塊拖拽與組合，構(gòu)建出用于處理或分析流數(shù)據(jù)的自定義應(yīng)用程序、過濾模塊和邏輯流程，以滿足特定應(yīng)用場景需求和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求。支持將來自數(shù)萬個設(shè)備源、事件源的狀態(tài)流、事件流、數(shù)據(jù)流等數(shù)據(jù)持續(xù)添加到自建的數(shù)據(jù)流中，并進行后臺處理數(shù)據(jù)服務(wù)，完成對數(shù)據(jù)的記錄、事件處理、統(tǒng)計分析、跟蹤分析等靈活處理。

2.5 展示系統(tǒng)

實時監(jiān)控分析，根據(jù)自身業(yè)務(wù)自由配置監(jiān)控指標和展現(xiàn)形式，無論身在何處，通過大屏、電腦、手機隨時監(jiān)控。支持包括柱狀圖、折線圖、餅圖、散點圖等常規(guī)圖表，支持自定義背景塊、邊框、單張圖片等圖元，跨平臺支持Windows、Andriod、Ios等主流操作系統(tǒng)，支持PC、手機、平板等多種終端設(shè)備的靈活配置及數(shù)據(jù)可視化。

3 利用設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)潤滑油企業(yè)服務(wù)模式轉(zhuǎn)型

傳統(tǒng)的潤滑油企業(yè)是僅僅將潤滑油作為商品賣到客戶，而轉(zhuǎn)型后的潤滑油企業(yè)對客戶提供的不僅是潤滑產(chǎn)品，更是對設(shè)備的整體服務(wù)和解決方案。

設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺以設(shè)備運行和潤滑安全為關(guān)注點，為設(shè)備使用者主動提供及時、科學、有效的設(shè)備維護和潤滑油更換建議，構(gòu)建在線監(jiān)控預警、線下業(yè)務(wù)處理相融合的服務(wù)體系，實現(xiàn)智慧潤滑、按質(zhì)換油，為客戶設(shè)備提供全生命周期潤滑服務(wù)和技術(shù)支持，見圖2。

圖2 設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)模式架構(gòu)

4 應(yīng)用案例

2019年1月，設(shè)備潤滑物聯(lián)網(wǎng)平臺項目在大慶油田油氣田注水站兩臺離心式注水泵機組實現(xiàn)首次應(yīng)用。兩臺離心式注水泵機組使用TSA32潤滑油，實現(xiàn)對溫度、黏度、含水量、污染度等理化指標24 h自動監(jiān)控、分析并預警?，F(xiàn)場和遠程技術(shù)人員可通過電腦PC端觀測油液狀態(tài)變化，從而實現(xiàn)對設(shè)備潤滑狀態(tài)的實時監(jiān)控。

2019年1月24日，遠程潤滑技術(shù)服務(wù)人員通過遠端監(jiān)控發(fā)現(xiàn)水分含量高達150 μg/g，越限警戒值報警(水分正常值為60 μg/g左右，設(shè)置警戒值為80 μg/g)。當即通知設(shè)備現(xiàn)場，安排巡檢注水泵機組，發(fā)現(xiàn)其中一臺注水泵傳動軸部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。操作人員立即進行停機維護，阻止了潤滑系統(tǒng)繼續(xù)進水情況發(fā)生，并通過離心式濾油脫水機對在用油品進行持續(xù)過濾脫水。

現(xiàn)場持續(xù)關(guān)注監(jiān)測系統(tǒng)水分數(shù)據(jù)變化，注水泵機組在用油品經(jīng)過兩周的持續(xù)脫水處理后，水分數(shù)據(jù)逐步恢復正常狀態(tài)，注水泵經(jīng)維修后正常運轉(zhuǎn)，見圖3。

圖3 大慶油田注水站離心式注水泵機組潤滑油箱水分含量走勢

5 總結(jié)與展望

根據(jù)上文講述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備潤滑遠程服務(wù)，實現(xiàn)共享設(shè)備運行參數(shù)和潤滑參數(shù)，對設(shè)備安全運行進行監(jiān)控，有效連接設(shè)備管理者和潤滑服務(wù)提供者，為設(shè)備管理者和潤滑服務(wù)提供者帶來雙贏的局面。

5.1 設(shè)備管理者

(1)建立線上精準設(shè)備檔案管理，實現(xiàn)精準設(shè)備管理?？蓽蚀_制定大中修計劃，合理采購配件和安排維修人員，減少庫存成本和維修人工成本。

(2)建立線上精準油品檔案管理，實現(xiàn)一站式潤滑服務(wù)?？衫么髷?shù)據(jù)分析診斷算法，優(yōu)化設(shè)備換油周期，降低能耗、油品消耗。

(3)設(shè)備全部聯(lián)網(wǎng)，建立全國設(shè)備和油品服務(wù)體系，優(yōu)化生產(chǎn)布局。

5.2 潤滑服務(wù)提供者

(1)在線監(jiān)控診斷潤滑油運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，為客戶主動提供及時、科學、有效的潤滑油更換建議，構(gòu)建更緊密的客戶關(guān)系，促進公司業(yè)務(wù)提升。

(2)實現(xiàn)客戶拜訪、潤滑油更換等環(huán)節(jié)的無紙化，在線申報審批，歷史記錄快速查閱，語音輸入、掃碼/圖像識別、音視頻快速取證，提高工作效率。

(3)工作過程可追溯，客戶評價直接反饋，督促員工認真履行工作職責，為績效量化考核提供準確科學的數(shù)據(jù)。

(4)積累潤滑油運轉(zhuǎn)和問題處理大數(shù)據(jù)，為更優(yōu)質(zhì)的潤滑油研發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。